DE29921136U1

DE29921136U1 - Vorrichtung zur Computerkühlung

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Publication number: DE29921136U1
Application number: DE29921136U
Authority: DE
Original assignee: ITIS AG
Current assignee: ITIS AG
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2000-03-23
Anticipated expiration: 2009-12-03

Description

G 3 696

ITIS AG

Opalstr. 19

84032 Altdorf

Vorrichtung zur Computerkühlung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Computerkühlung mit einem Gehäuse zur Aufnahme von Rechnerkomponenten und mit Mitteln zu deren Kühlung.

Die Informations- und Kommunikationstechnologie hat in nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens Eingang gefunden. Vor allem die Internet-Technologien und die Hardware, welche diese Dienste bereitstellen, erfordern besondere Maßnahmen hinsichtlich Zuverlässigkeit und Sicherheit, denn vor allem die Server beheimaten in zunehmendem Maß die Darstellung des Unternehmens in der Öffentlichkeit. Nicht zuletzt bedingen die Handelsaktivitäten eine existenzielle Abhängigkeit der Unternehmen von der Zuverlässigkeit und Sicherheit der Internet-Technologien.

Die heutigen Server-Systeme der Informationstechnologie lassen sich grob in die folgenden drei Gruppen einteilen:

1. einfache Universal-Server für den Einsatz in Abteilungen und bei kleinen und mittelständischen Unternehmen;

2. mittlere Server für den Einsatz in mittleren bis großen Unternehmen und Behörden mit dezidierten Aufgaben;

3. komplexe Server innerhalb von Rechenzentren großer

Unternehmen und Institutionen zur Abbildung von unternehmenskritischen Prozessen und Aufgaben mit hoher Verfügbarkeit und speziell abgestimmtem Lastverhalten.

Während Server der ersten Kategorie oft bessere PC-Systeme mit zuverlässigen Komponenten sind, werden an Systeme der beiden anderen Kategorien, insbesondere der Kategorie 3, hohe Anforderungen an die Laufzeit gestellt, die zumeist mit mittlerem (System Nr. 2) bis erheblichem Aufwand (System Nr. 3) an Technologie umgesetzt werden. Diese technologische Position fordert zumeist eingeschränkte Parameter hinsichtlich der verwendeten Komponenten; außerdem ist für derartige Systeme Personal mit hohem Ausbildungsniveau nötig.

Weiterhin werden die Systeme der beiden letzten Kategorien oftmals durch besondere bautechnische Maßnahmen vor äußeren Einwirkungen wie Hitze, Staub und unerlaubtem Zugang geschützt. Diese Maßnahmen sind ebenfalls kostspielig, da sie den Einbau von Raumklimatisierungsanlagen, die Auswahl dezidierter, zugangskontrollierter Räume für die Aufstellung sowie besondere Vorsorgemaßnahmen wie Stromversorgung benötigen. Der Einsatz solcher aufwendiger Techniken ist für kleine und mittlere Unternehmen häufig nicht effizient.

Die Kosten für die Systeme der beiden letzten Kategorien liegen deutlich über denjenigen der Systeme der Kategorie 1. Insbesondere der Personalkostenanteil ist erheblich, da eine Überwachung - zum Teil rund um die Uhr - notwendig ist.

Gegenstand der DE-B 21 38 376 ist ein Kühlsystem für in Schränken untergebrachte, elektronische Geräte, bei denen parallel zueinander ausgerichtete, mit Bauelementen bestückte Leiterplatten in einem Schrank jeweils in übereinander liegenden Magazinen angeordnet sind. Diese werden nacheinander von einem durch Lüfter dauernd aufrechterhaltenen Kühlluftstrom durchströmt. Dabei sind jeweils zwei unmittelbar benachbarte

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Schränke für die Kühlung einer Einheit in der Weise zusammengefaßt, daß ein geschlossener, in dem einen Schrank aufwärts, in dem anderen Schrank abwärts gerichteter Kühlluftstrom geschaffen wird.

In dem deutschen Gebrauchsmuster 94 20 466 ist ein Computergehäuse für den Industrie-Einsatz beschrieben und dargestellt, das einen Einlaß und einen Auslaß für Kühlluft und eine Einrichtung zur Umwälzung der Kühlluft im Gehäuse aufweist. Das Gehäuse ist in zwei hermetisch gegeneinander abgetrennte Kammern unterteilt, von denen die obere einen Rechner und die untere ein Kühlaggregat aufnimmt. Da das Kühlaggregat sowohl einen Verdichter als auch einen Verdampfer aufweist, müssen entsprechend groß dimensionierte Ventilatoren vorgesehen werden, die in einer Zwischenkammer untergebracht sind, um die von dem Kühlaggregat erzeugte Wärme nach außen zu führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Computerkühlung zur Verfügung zu stellen, die bei einem platzsparenden Raumbedarf zuverlässig arbeitet und eine lange Lebensdauer der Rechnerkomponenten gewährleistet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das durch eine Tür abgeschlossene Gehäuse wärmeisolierende Wände aufweist und einen Verdampfer eines Kühlaggregats aufnimmt, dessen Verdichter und Kondensator an der Außenseite des Gehäuses angebracht sind.

Mit dieser Lösung wird erreicht, daß einerseits die Wärmeerzeugung des Kühlaggregats innerhalb des Gehäuses auf ein Minimum herabgesetzt wird, da Verdichter und Kondensator außerhalb angeordnet sind. Durch die wärmeisolierenden Wände des Gehäuses wird der weitere Vorteil erzielt, daß eine beliebige Umgebungstemperatur in dem Raum, in welchem das Gehäuse steht, gewählt werden kann, ohne daß dadurch die Innentemperatur des Gehäuses beeinflußt wird. Es steht somit eine Vorrichtung zur

Verfügung, die nicht nur eine zuverlässige Funktion der Rechnerkomponenten gewährleistet, welche als Standardkomponenten in dem Gehäuse untergebracht sind, sondern auch eine platzsparende und damit kostengünstige Lösung ermöglicht.

Im Gegensatz zu den bekannten Systemen, die lediglich das Ziel haben, die von den Komponenten abgegebene Wärme aus dem Gehäuse herauszuführen und dieses auf Raumtemperatur zu halten, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das Kühlaggregat so dimensioniert, daß die Innentemperatur auf eine maximale Lebensdauer der Rechnerkomponenten ausgelegt ist. Diese liegt vorzugsweise bei etwa 10⁰C.

Es ist besonderes vorteilhaft, wenn in dem Gehäuse Mittel für den Zwangsumlauf der Kühlluft vorgesehen sind. Zu diesem Zweck können die Rechnerkomponenten für den horizontalen Durchtritt der Kühlluft von hinten nach vorn an der Rückseite und an der Vorderseite mit Gebläsen bestückt sein.

Für den Zwangsumlauf der Kühlluft ist ferner vorgesehen, im oberen Bereich des Gehäuses vor dessen Rückwand einen Ventilator so einzubauen, daß er die erwärmte Kühlluft im oberen Bereich absaugt und im Zwischenraum zwischen der Rückwand und dem als plattenförmiges Gehäuses ausgebildeten Verdampfer nach unten drückt, von wo sie gekühlt zu den Rechnerkomponenten geführt wird.

Auf diese Weise wird der Kühlluftstrom von der Rückseite des Gehäuses nach vorne gerichtet, so daß die erwärmte Luft an der Vorderseite der Rechnerkomponenten ausgestoßen wird. Die erwärmte Luft wird an der Tür gesammelt und an dieser entlang wieder in den oberen Bereich nach hinten geführt. Sofern die Tür eine Glastür ist, wird auf diese Weise ein Beschlagen des Glaseinsatzes verhindert.

In Weiterbildung der Erfindung sind Mittel zum raschen Abschalten des gesamten Rechnersystems bei Ausfall des Kühlaggregats vorgesehen. Diese können Elemente zur Überwachung der Innentemperatur und/oder des vom Verdichter aufgenommenen Stroms aufweisen.

Zusätzlich kann eine Einrichtung zur Zwangsbelüftung des Verdichters und des Kondensators vorgesehen sein. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn an der Rückwand des Gehäuses ein an der Oberseite offenes, den Verdichter und den Kondensator abdeckendes Luftführungsgehäuse angebracht ist, in dessen unterem Bereich ein Lüfter angeordnet ist. Dieser sorgt dafür, daß die erwärmte Luft am Kondensator entlang nach oben abgeführt wird.

Eine zusätzliche Sicherheit wird dadurch erreicht, daß in dem Gehäuse Brandschutzmittel vorgesehen sind. Diese können aus Temperatursensoren und von diesen gesteuerten Halonpatronen oder dergleichen bestehen.

Um das Gehäuse gegen unerlaubtes Eindringen zu schützen, ist es vorteilhaft, wenn die Tür einen entsprechenden Verschluß aufweist.

Die Zuverlässigkeit eines eingesetzten Server-Systems läßt sich durch verschiedene Stufen der Ausfallsicherheit bewerkstelligen. Redundante Komponenten wie Festplattensysteme, Stromversorgungen und Netzwerkverbindungen stellen die einfachste Form der Absicherung dar.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen und der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:

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Figur 1 die perspektivische Ansicht einer Vorrichtung mit Gehäuse, bei der die Tür weggelassen ist,

Figur 2 die Ansicht eines Aufsatzes für eine Konsole mit Tastatur und Monitor und

Figur 3 die geschnittene Seitenansicht einer aus den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Bauteilen zusammengesetzten Vorrichtung.

Die Figuren 1 und 3 zeigen ein kastenförmiges Gehäuse 10, das wie das Gehäuse eines handelsüblichen Industrie-Kühlschranks ausgebildet ist. Die Wände 12 einschließlich Boden 14 und Decke 16 sind aus wärmeisolierendem Material hergestellt, beispielsweise durch entsprechende Ausschäumungen. Der Innenraum des Gehäuses 10 ist durch eine Tür 18 leicht zugänglich. Diese hat einen Verschluß 44, der das Gehäuse 10 gegen unerlaubtes Eindringen schützt.

Innerhalb des Gehäuses 10 sind Fachboden 20 vorgesehen - Figur 1 zeigt nur einen Fachboden 20 -, die zum Einschub von Rechnerkomponenten 22, 22' dienen. Das Beispiel der Figur 1 zeigt als obere Rechnerkomponente 22 ein herkömmliches Rechnersystem und als Rechnerkomponente 22' ein Speicher-Subsystem.

In dem Gehäuse 10 sind ferner eine unterbrechungsfreie Stromversorgung 24 sowie eine Steuerung 26 untergebracht.

Gemäß der Erfindung befindet sich in dem Gehäuse 10 außerdem ein Teil eines Kühlaggregats 28 mit Verdampfer 30, während der Verdichter 32 und der Kondensator 46 des Kühlaggregats außerhalb des Gehäuses 10 im Bereich der Rückwand 34 angebracht sind.

Auf der Oberseite des Gehäuses 10 kann ein in Figur 2 gezeigter Aufsatz 36 angeordnet werden, der aus einer Konsole 38 besteht, welche eine Tastatur 40 aufnimmt. Die Konsole 3 8 trägt ferner einen Monitor 42.

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Wie das Beispiel der Figur 3 zeigt, sind die hier von der Konfiguration der Figur 1 abweichend angeordneten Rechnerkomponenten 22 so ausgebildet, daß sie einen horizontalen Durchtritt der Kühlluft (Pfeile K) von hinten nach vorn ermöglichen. Zu diesem Zweck ist jeweils an der Vorderseite und an der Rückseite der Rechnerkomponenten 22 ein Gebläse 48 angebracht.

Im oberen Bereich 50 des Gehäuses 10 ist vor dessen Rückwand 34 ein Ventilator 52 schräg eingebaut, der die erwärmte Kühlluft (Pfeile W) im oberen Bereich des Gehäuses 10 absaugt und im Zwischenraum 54 zwischen der Rückwand 34 und dem Verdampfer 30 nach unten drückt; dieser ist als plattenförmiges Gehäuse ausgebildet, so daß die Kühlluft erst am unteren Ende des Verdampfers 30 in Richtung auf die Rechnerkomponenten 22 austreten kann. Dort wird sie von den Gebläsen 48 an der Rückseite der Rechnerkomponenten 22 angesaugt. Eine Wand 66 begrenzt den Raum unterhalb der Rechnerkomponenten 22 nach vorn und sorgt dafür, daß die Kühlluft K von hinten nach vorn durch die Rechnerkomponenten 22 strömt.

Figur 3 zeigt ferner, daß an der Rückwand 34 des Gehäuses 10 ein Luftführungsgehäuse 56 angebracht ist, das den Verdichter 32 und den Kondensator 46 aufnimmt. Im unteren Bereich des Luftführungsgehäuses 56 ist ein Lüfter 58 angeordnet, welcher die vom Verdichter 32 und vom Kondensator 46 erzeugte Warmluft (vgl. eingezeichnete Pfeile) nach oben abführt, wo sie durch die offene Oberseite 60 nach außen abströmen kann.

In Figur 3 ist schließlich angedeutet, daß im Gehäuse 10 an unterschiedlichen Stellen Temperatursensoren 62 angebracht sein können, welche bei Überschreiten vorgegebener Temperaturwerte Halonpatronen 64 oder dergleichen aktivieren, die die Aufgabe haben, der Luft im Inneren des Gehäuses 10 den Sauerstoff zu entziehen, um auf diese Weise einen Brand zu verhindern.

Als weitere Sicherheitsmaßnahmen sind bei Ausfall des Kühlaggregats 28 Mittel vorgesehen, welche das gesamte Rechnersystem rasch abschalten. Zu diesem Zweck können die erwähnten Temperatursensoren 62 die Innentemperatur des Gehäuses 10 überwachen; zusätzlich können Elemente zur Überwachung des vom Verdichter 3 2 aufgenommen Stroms eingesetzt werden. Als weitere Sicherheitsmaßnahme dient die bereits erwähnte Einrichtung mit Lüfter 58 zur Zwangsbelüftung des Verdichters 32.

Mit dem Gehäuse 10, welches in seinem Innenraum den Verdampfer 30 des Kühlaggregats 28 aufnimmt, steht ein klimatisierter Schrank für die Rechnerkomponenten 22, 22' zur Verfügung, die bei günstiger Innentemperatur und niedriger Luftfeuchtigkeit gehalten werden. Durch diese Maßnahmen verlängert sich die Standzeit des gesamten Systems erheblich. Die als Einschübe ausgebildeten Rechnerkomponenten 22, 22' werden durch die unterbrechungsfreie Stromversorung 24 mit gefiltertem Netzstrom versorgt und bei Stromausfall entsprechend gespeist.

Die Vorteile der Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden:

Abkühlung der elektronischen und elektromechanischen Komponenten auf eine die Lebensdauer verlängernde Temperatur;

- Kapselung des Systems vor externen Einflüssen wie Staub oder Feuchtigkeit;

- Reduzierung der Luftfeuchte im Inneren des Gehäuses 10, da die existierende Luftfeuchte am Verdampfer 30 kondensiert und abgeführt werden kann. Im Dauerbetrieb geht die Luftfeuchte gegen 0%, so daß für die Bauteile eine geringe Korrosionsneigung besteht;

- Erhebliche Geräuschreduzierung der servertypischen Bauteile wie Lüfter und Festplatten;

- Unterbringung aller für den Betrieb relevanten Teile in einem Gehäuse 10, darunter auch eine Notstromversorung.

Die Komponenten werden durch das Kühlaggregat 28 nahe ihrer optimalen Betriebstemperatur betrieben, ohne dabei auf menschliche Belange Rücksicht nehmen zu müssen. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ersetzt somit klimatisierte Räume, die oftmals bei hochwertiger Datentechnik zum Einsatz kommen. Dieser Umstand führt zu erheblichen Kosten- und Raumersparnissen, was insbesondere für die Zielgruppe Mittelstand sehr wichtig ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Computerkühlung mit einem Gehäuse zur Aufnahme von Rechnerkomponenten und mit Mitteln zu deren Kühlung, dadurch gekennzeichnet, daß das durch eine Tür (18) abgeschlossene Gehäuse (10) wäremisolierende Wände (12) aufweist und einen Verdampfer (30) eines Kühlaggregats (28) aufnimmt, dessen Verdichter (32) und Kondensator (46) an der Außenseite des Gehäuses (10) angebracht sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlaggregat (28) so dimensioniert ist, daß die Innentemperatur auf eine maximale Lebensdauer der Rechnerkomponenten (22) ausgelegt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innentemperatur bei 10°C liegt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (10) Mittel für den Zwangsumlauf der Kühlluft vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnerkomponenten (22) für den horizontalen Durchtritt der Kühlluft von hinten nach vorn an der Rückseite und an der Vorderseite mit Gebläsen (48) bestückt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Gehäuses (10) vor dessen Rückwand (34) ein Ventilator (52) so eingebaut ist, daß er die erwärmte Kühlluft im oberen Bereich absaugt und im Zwischenraum (54) zwischen der Rückwand (34) und dem als plattenförmiges Gehäuse ausgebildeten Verdampfer (30) nach unten drückt, von wo sie gekühlt zu den Rechnerkomponenten (22) geführt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum unterhalb der Rechnerkomponenten (22) nach vorn durch eine Wand (66) abgegrenzt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum raschen Abschalten des gesamten Rechnersystems bei Ausfall des Kühlaggregats (28) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum raschen Abschalten Elemente zur Überwachung der Innentemperatur und/oder des vom Verdichter (32) aufgenommenen Stroms aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine Einrichtung zur Zwangsbelüftung des Verdichters (32) und Kondensators (46) aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückwand (34) des Gehäuses (10) ein an der Oberseite (60) offenes, den Verdichter (32) und den Kondensator (46) abdeckendes Luftführungsgehäuse (56) angebracht ist, in dessen unterem Bereich ein Lüfter (58) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (10) Brandschutzmittel vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brandschutzmittel aus Temperatursensoren (62) und von diesen gesteuerten Halonpatronen (64) oder dergleichen bestehen.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tür (18) einen Verschluß (44) zum Verhindern eines unerlaubten Eindringens in das Gehäuse (10) aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Gehäuses (10) ein Aufsatz (36) für eine Konsole (38) mit Tastatur (40) und/oder Monitor (42) angeordnet ist.